補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
# p' `+ a: \( V: m3 a" C　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

材　質：
4 F$ Y3 ~, m* f6 o: w　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！

長　度：
　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。

截面積：
) L1 l  e4 s# p' S　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。

溫　度：
# e! ?, z$ l, h& T. j  w6 n; P　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
: l6 g) c8 ]/ E5 b
$ }" {5 o9 A0 B  B二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

8 ?; z# Z8 R1 b& e三、電阻的單位
　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。


7 I3 |6 _# v; T. r3 B

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?
0 J( f# I5 \% W9 w$ W- n2 r- g
: n1 o3 m# a2 a5 i: I9 Q- x

+ H! n/ [- m* l5 P$ q' j) _& `9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
/ e9 Z" |) P+ }1 r

觀念很好！
" o2 T& G  l, a: m
2 C# _% a) @9 {8 n0 G; L# m+ K給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
5 {6 a( z2 L. K9 E1 v
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
9 D9 b% b6 ^( `" x' b
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

這有點難，要慢慢看喔！

. c6 ]& [% _# l! I7 ]

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?
+ H' h8 L" s# m2 ~5 F' [
佑平

這個問題問得很好：
/ e+ ~( E; U# g0 z
# m) h; R. `) f* B' M材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。
! f# D: Z1 |7 o8 O. N
當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。

( U% i! A$ O1 B- g  ]( G. c5 |如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?
/ S5 \3 |# T- `% M6 g
佑平

哈．．．，問得好！

8 \5 e) R! n2 E) Z. G為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
- |, Q9 W. f, T壓的差距）。
$ Y4 [2 z5 A+ f: y
舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
. M( c  d& p3 _0 Q到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

舉例來說：
１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

$ d8 [. W* L: G5 j" A; j& P這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
我終於懂了，謝謝老師的回答。

( T/ k7 `: K( \' T4 x佑平

老師~~~
+ b$ B3 T  D) _- n" N0 V. X5 c# y4 E發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
0 L) o0 c6 }; Z2 Z8 X6 T如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
- J; q+ k; s4 D9 R4 v# d, f還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
, V6 a% X2 W: ], f9 I" T  R發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
& ^* [/ F$ E' t2 g0 D/ v- P0 G還能走嗎?

$ b& Y, W4 V4 S: k* U- e$ _我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
+ N* g" _! n1 U& }如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

- E! M% ]$ j0 Z; c( B% g  \
跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
/ R# k- b3 ?! c2 h* f6 C1 h7 d+ n% Z　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
$ Q9 R" f, O) d  U2 b
所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

9 N! r5 V4 x2 I　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
8 L+ W7 i7 ?. a7 o: k6 b7 v
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
2 S7 t# C' D( U8 ^6 x- {  W7 k/ _- Y: b接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
* Q* Q1 M  X3 A& I1 q0 B" F
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
1 k* X9 h& v/ n最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

# u0 r; d8 m# |把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
' L' q/ m8 o  F6 a4 G- D1 I$ p' s4 p4 a5 S對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
9 v" {3 ?# a! C: e& E3 \所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
, p5 A% Y( L- R  j- i並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
4 I$ F( P. `, J, t對嗎?老師

左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。
& o( I* x7 D- Y: t7 [
回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。